Kurz erklärt: Das Stratum-Protokoll ist ein leichtgewichtiges, auf JSON-RPC über TCP basierendes Netzwerkprotokoll, das die Kommunikation zwischen einzelnen Mining-Rigs und einem Mining-Pool regelt. Es verteilt Arbeitsaufträge an die Miner und sammelt deren eingereichte Lösungen (Shares) ein.
Herkunft und Zweck
Stratum wurde um 2012 als Nachfolger des älteren, ineffizienten getwork-Protokolls für Bitcoin eingeführt. Es entstand aus dem Bedarf, den Netzwerk-Overhead beim Pool-Mining zu senken, als die steigende Difficulty immer mehr Arbeitsaufträge pro Sekunde erforderte. Das Protokoll ermöglicht es dem Pool, den Minern effizient Aufgaben zuzuteilen und die Anbindung vieler Geräte über eine dauerhafte Verbindung zu skalieren.
Funktionsweise
Stratum arbeitet nachrichtenbasiert über eine persistente TCP-Verbindung. Der Ablauf umfasst typischerweise:
- Subscribe: Der Miner meldet sich beim Pool an und erhält Sitzungsparameter.
- Authorize: Der Miner authentifiziert sich, meist mit einem Worker-Namen und Passwort.
- Notify: Der Pool sendet Arbeitsaufträge mit den Bestandteilen des zu berechnenden Block-Headers.
- Submit: Der Miner reicht gültige Shares ein, also Hash-Ergebnisse, die die vom Pool gesetzte Difficulty erfüllen.
Der Pool setzt aus den erhaltenen Beiträgen gültige Blöcke zusammen, gibt diese an einen Node weiter und verteilt den Block-Reward anteilig an die beteiligten Miner.
Stratum V2
Die überarbeitete Version Stratum V2 wurde entwickelt, um Sicherheit, Effizienz und Dezentralisierung zu verbessern. Wesentliche Neuerungen sind:
- verschlüsselte und authentifizierte Verbindungen zum Schutz vor Manipulation und Mitlesen
- ein kompakteres, binäres Nachrichtenformat statt reinem JSON
- die Möglichkeit, dass Miner die Zusammenstellung der Transaktionen (Job Declaration) selbst übernehmen, statt sie vollständig dem Pool zu überlassen
Letzteres soll die Kontrolle über die Blockkonstruktion stärker verteilen und die Machtkonzentration bei großen Pools verringern.
Sicherheitsaspekte
Die ursprüngliche Stratum-Version (V1) überträgt Daten unverschlüsselt und bietet keine kryptografische Authentifizierung der Gegenstelle. Dadurch sind Angriffe möglich, bei denen ein Angreifer die Verbindung umleitet und Auszahlungsadressen austauscht (sogenannte Hijacking-Angriffe). Stratum V2 begegnet diesen Schwächen mit Verschlüsselung und Authentifizierung. Für die Betreiber von Mining-Infrastruktur sind sichere Verbindungen und die Prüfung der Pool-Identität daher relevante Betriebsmerkmale.
Häufige Fragen
Wofür wird das Stratum-Protokoll verwendet?
Für die Kommunikation zwischen Minern und einem Mining-Pool, also die Verteilung von Arbeitsaufträgen und das Einsammeln der Lösungen.
Worauf basiert Stratum technisch?
In der Version 1 auf JSON-RPC über eine dauerhafte TCP-Verbindung.
Was ist ein Share?
Ein vom Miner eingereichtes Hash-Ergebnis, das die vom Pool vorgegebene Difficulty erfüllt und den Arbeitsnachweis dokumentiert.
Was verbessert Stratum V2?
Verschlüsselung, ein kompakteres Datenformat und die Möglichkeit, dass Miner die Transaktionsauswahl selbst übernehmen.
Ist Stratum V1 sicher?
Es überträgt Daten unverschlüsselt und ohne Authentifizierung und ist daher anfällig für Hijacking-Angriffe; V2 behebt diese Schwächen.
Zusammenfassung
Das Stratum-Protokoll regelt die Kommunikation zwischen Minern und Mining-Pools, indem es Arbeitsaufträge verteilt und eingereichte Shares sammelt. Die ursprüngliche Version basiert auf JSON-RPC über TCP, ist aber unverschlüsselt und angreifbar. Stratum V2 ergänzt Verschlüsselung, ein binaeres Format und dezentralere Blockkonstruktion.
Weiterführende Quellen
- Bitcoin Wiki: Stratum mining protocol: en.bitcoin.it
- Stratum V2 Projektdokumentation: stratumprotocol.org